JP7400705B2 - 撮像システム及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の斜め前方に存在する立体物を撮像可能な撮像システム及び撮像装置に関する。

従来から、車両の前方に存在する立体物を検出し、車両が当該立体物に衝突することを回避したり、衝突による衝撃を軽減したりする制御（衝突回避制御）を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。立体物の検出は、撮像装置を用いて車両の前方を撮像し、撮像して得られた画像データを解析することにより行われる。この撮像装置の光軸は車両の前後軸（車両の車幅を垂直に二等分し且つ接地面に平行な軸）と平行であり、この撮像装置の水平画角は例えば１００度である。

特開２０１７－０４３２６２号公報

従来の技術によれば、撮像装置の水平画角が例えば１００度であるから、その画角よりも外側の領域（車両の斜め前方乃至車両側方に近い方向までの領域）に位置する立体物に対して衝突回避制御が適切に行われ難い。
これに対し、例えば、従来よりも広い水平画角（例えば、１８０度）を有するように撮像装置が構成され得る。しかしながら、撮像装置の画素数（厳密には、撮像装置が備える画像センサの画素数）を維持したままで水平画角を広くすると、単位水平画角当たりの画素数が少なくなる。その結果、画像の分解能（画像データを解析することにより立体物を検出できる能力）が低下するから、立体物を検出できる距離の限界値（検出限界距離）が短くなってしまう。
そこで、水平画角を広くするとともに画像センサの画素数を増加させる撮像装置を採用することが考えられる。しかしながら、画像センサの画素数を大幅に増加させると、撮像装置のコストの大幅な上昇、撮像装置の大型化、電力消費量及び発熱量の増大を招くという問題が発生する。

本発明は、上述した問題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、画像センサの画素数を大幅に増加させることなく、車両の斜め前方に存在する立体物を適切に撮像可能な撮像システム及び撮像装置を提供することにある。

本発明による撮像システム（以下、「第１発明システム」とも称する。）は、
車両（Ｖ）の前後軸と平行な軸である基準軸（Ａ）の方位を基準方位としたときに、水平画角が１８０度未満の所定の第１水平画角（１００度）を有し、車両（Ｖ）の左右方向に対応する方位角（９０度、－９０度）よりも前記車両（Ｖ）の前方の領域に前記第１水平画角（１００度）が含まれるように前記車両（Ｖ）に設置され、且つ、前記車両（Ｖ）の前方に位置している被写体のうち前記第１水平画角（１００度）内に位置する被写体からの光を電気信号に光電変換することにより前記車両（Ｖ）の運転支援制御に使用される前方狭域画像データを取得する前方カメラセンサ（３０）と、
水平画角が１８０度以上の所定の第２水平画角（１８０度）を有し、前記車両（Ｖ）に設置され、且つ、前記車両（Ｖ）の周囲に位置している被写体のうち前記第２水平画角（１８０度）内に位置する被写体からの光を電気信号に光電変換することにより前記車両（Ｖ）の俯瞰画像を生成するために使用される周辺広域画像データを取得する画像生成用カメラセンサ（２０Ｆ、１２０Ｌ、１２０Ｒ）と、
を備える、車両の撮像システムにおいて、
前記画像生成用カメラセンサ（２０Ｆ、１２０Ｌ、１２０Ｒ）は、
それぞれが前記光電変換を行う複数の画素が二次元状に配列された撮像面（２２ａ、１２２ａＬ、１２２ａＲ）を含む画像センサ（２２、１２２Ｌ、１２２Ｒ）と、レンズ（２１ａ、１２１ａＬ、１２１ａＲ）を含み、被写体からの光を前記撮像面に結像させる光学系（２１、１２１Ｌ、１２１Ｒ）と、を備え、
前記画像センサ（２２、１２２Ｌ、１２２Ｒ）は、
前記第１水平画角（１００度）を規定する境界線の方位角である境界方位角（５０度、－５０度）に基づいて決定される所定の方位角（５２度、－５２度）から前記車両（Ｖ）の斜め前方方向に対応する方位角（８０度、－８０度）までの範囲である斜め側方方位角範囲（第１範囲、第３範囲、第５範囲）内に位置する被写体からの光が前記撮像面に結像する特定領域（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５）と、前記第２水平画角（１８０度）から前記斜め側方方位角範囲を除いた残余方位角範囲（第２範囲、第４範囲、第６範囲）内に位置する被写体からの光が前記撮像面に結像する残余領域（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）と、を有し、
前記レンズ（２１ａ、１２１ａＬ、１２１ａＲ）は、
前記特定領域（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５）における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記残余領域（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有するレンズであり、
前記画像生成用カメラセンサ（２０Ｆ、１２０Ｌ、１２０Ｒ）により取得される前記周辺広域画像データが前記車両の運転支援制御に使用可能に構成された、
撮像システム。

第１発明システムによれば、特定領域における分解能が残余領域における分解能よりも高くなるので、斜め側方方位角範囲における立体物の検出限界距離が、残余方位角範囲における立体物の検出限界距離よりも長くなる。ここで、斜め側方方位角範囲は、車両の斜め前方に対応する範囲である。このため、第１発明システムは、車両の斜め前方に存在する立体物を比較的に遠方まで撮像することができる。
加えて、特定領域における水平画素密度は残余領域における水平画素密度よりも小さいので、残余領域における水平画素密度を特定領域における水平画素密度と同等にする構成と比較して、画像センサの画素数の大幅な増加を抑制できる。
従って、第１発明システムの構成によれば、画像センサの画素数を大幅に増加させることなく、車両の斜め前方に存在する立体物を適切に撮像できる。
特に、第１発明システムによれば、画像生成用カメラセンサに上記曲面を有するレンズを適用することにより、車両の斜め前方に存在する立体物を比較的に遠方まで撮像することを可能にしている。ここで、画像生成用カメラセンサは、従来から車両に設けられるカメラセンサである。このため、斜め前方を撮像するためのカメラセンサを新たに導入する必要がなくなり、比較的に低コストで第１発明システムを実現できる。
加えて、第１発明システムによれば、周辺広域画像データは、運転支援制御に使用可能に構成されている。このため、従来では運転支援制御（例えば、衝突回避制御）が適切に行われ難かった領域（典型的には、車両の斜め前方の領域）に位置する立体物に対しても適切に運転支援制御が実行され得る。

本発明による撮像装置（以下、「第２発明装置」とも称する。）は、
車両（Ｖ）の前方部分（Ｐ１）に設置可能であり、
複数の画素が二次元状に配列された撮像面（２２ａ）を含み、前記複数の画素のそれぞれが、受けた光を電気信号に光電変換して出力するように構成された画像センサ（２２）と、
レンズ（２１ａ）を含み、被写体からの光を前記撮像面（２２ａ）に結像させる光学系（２１）と、
を備え、
水平画角が１８０度以上となるように前記撮像面（２２ａ）の寸法及び前記レンズ（２１ａ）の焦点距離が設定されている。
前記車両（Ｖ）への設置位置（Ｐ１）を通り前記車両（Ｖ）の前後軸と平行な軸である基準軸（Ａ）の方位を基準方位としたときに、前記水平画角のうち、前記基準軸（Ａ）より左側の方位角（θｆ）を正の値と規定し、前記基準軸（Ａ）より右側の方位角（θｆ）を負の値と規定すると、
前記基準軸（Ａ）は、垂直画角に含まれており、
前記撮像面（２２ａ）は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる左側第１範囲（５２度≦θｆ≦８０度）、及び、－９０度より大きく－４５度より小さい方位角範囲に含まれる右側第１範囲（－８０度≦θｆ≦－５２度）に対応する領域である第１領域（Ｓ１）と、前記水平画角のうち前記左側第１範囲及び前記右側第１範囲を除く方位角範囲である第２範囲（０度≦θｆ＜５２度、８０度＜θｆ≦９０度、-９０度≦θｆ＜-８０度、及び、-５２度＜θｆ≦０度）に対応する領域である第２領域（Ｓ２）と、を含み、
前記レンズ（２１ａ）は、前記第１領域（Ｓ１）における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記第２領域（Ｓ２）における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有する。

第２発明装置によれば、第１領域における分解能が第２領域における分解能よりも高くなるので、左側第１範囲及び右側第１範囲における立体物の検出限界距離が、第２範囲における立体物の検出限界距離よりも長くなる。ここで、左側第１範囲は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる範囲であり、右側第１範囲は、－９０度より大きく－４５度より小さい方位角範囲に含まれる範囲である。即ち、左側第１範囲は、車両の左斜め前方に対応する範囲であり、右側第１範囲は、車両の右斜め前方に対応する範囲である。このため、第２発明装置は、「車両の斜め前方に存在する立体物」を「車両の前方及び前方部分側方に存在する立体物」よりも相対的に遠方まで撮像することができる。
加えて、第２領域における水平画素密度は第１領域における水平画素密度よりも小さいので、第２領域における水平画素密度を第１領域における水平画素密度と同等にする構成と比較して、画像センサの画素数の大幅な増加を抑制できる。
従って、第２発明装置の構成によれば、画像センサの画素数を大幅に増加させることなく、車両の斜め前方に存在する立体物を適切に撮像できる。
なお、立体物の検出は、撮像装置によって行われてもよいし、撮像装置に接続され得る画像処理装置によって行われてもよい。

本発明の一側面の運転支援装置は、第２発明装置（２０Ｆ）を備え、更に、
前記車両（Ｖ）の左側方部分（Ｐ２）に設置可能な左側撮像装置（２０Ｌ）と、
前記車両（Ｖ）の右側方部分（Ｐ３）に設置可能な右側撮像装置（２０Ｒ）と、
前記車両（Ｖ）の後方部分（Ｐ４）に設置可能な後方撮像装置（２０Ｒｅ）と、
画像処理装置（１０）と、
を備える。
前記左側撮像装置（２０Ｌ）、前記右側撮像装置（２０Ｒ）及び前記後方撮像装置（２０Ｒｅ）の水平画角は何れも１８０度以上である。
前記画像処理装置（１０）は、
前記撮像装置（２０Ｆ）により前記車両の前方、斜め前方及び前方部分側方を撮像して得られた画像データと、前記左側撮像装置（２０Ｌ）により前記車両の左側方を撮像して得られた画像データと、前記右側撮像装置（２０Ｒ）により前記車両の右側方を撮像して得られた画像データと、前記後方撮像装置（２０Ｒｅ）により前記車両の後方、斜め後方及び後方部分側方を撮像して得られた画像データと、を取得し、
取得したこれらの画像データに基づいて俯瞰画像を生成するように構成されている。

この構成によれば、第２発明装置は、俯瞰画像の生成に用いられる撮像装置としても機能する。このため、従来から車両の前方部分に設置されていた俯瞰画像生成用の撮像装置の仕様を一部変更する（例えば、レンズを第２発明装置のレンズに変更する）だけで済み、新たに撮像装置を導入する必要がなくなる。従って、比較的に低コストで第２発明装置を実現することができる。

本発明の一側面では、
前記撮像装置（２０Ｆ）の前記撮像面（２２ａ）の前記第２領域（Ｓ２）における前記水平画素密度は、前記後方撮像装置（２０Ｒｅ）が備える撮像面の水平画素密度以上である。

この構成によれば、俯瞰画像を任意のディスプレイに表示する際に、第２発明装置のレンズが上記曲面を有することに起因して俯瞰画像の画質が劣化することが防止される。

本発明による撮像装置（以下、「第３発明装置」とも称する。）は、
車両（Ｖ）の左側方部分（Ｐ２）に設置可能であり、
複数の画素が二次元状に配列された撮像面（１２２ａＬ）を含み、前記複数の画素のそれぞれが、受けた光を電気信号に光電変換して出力するように構成された画像センサ（１２２Ｌ）と、
レンズ（１２１ａＬ）を含み、被写体からの光を前記撮像面（１２２ａＬ）に結像させる光学系（１２１Ｌ）と、
を備え、
水平画角が１８０度以上となるように前記撮像面（１２２ａＬ）の寸法及び前記レンズ（１２１ａＬ）の焦点距離が設定されている。
前記車両（Ｖ）への設置位置（Ｐ２）を通り前記車両（Ｖ）の前後軸と平行な軸である基準軸（Ａ１）の方位を基準方位としたときに、前記水平画角のうち、前記基準軸（Ａ１）より左側の方位角（θｌ）を正の値と規定し、前記基準軸（Ａ１）より右側の方位角（θｌ）を負の値と規定すると、
前記基準軸（Ａ１）は、垂直画角に含まれており、
前記撮像面（１２２ａＬ）は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる第３範囲（５２度≦θｌ≦８０度）に対応する領域である第３領域（Ｓ３）と、前記水平画角のうち前記第３範囲を除く方位角範囲である第４範囲（０度≦θｆ＜５２度、８０度＜θｆ≦９０度）に対応する領域である第４領域（Ｓ４）と、を含み、
前記レンズ（１２１ａＬ）は、前記第３領域（Ｓ３）における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記第４領域（Ｓ４）における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有する。

第３発明装置によれば、第３範囲における立体物の検出限界距離が、第４範囲における立体物の検出限界距離よりも長くなる。ここで、第３範囲は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる範囲であるので、車両の左斜め前方に対応する範囲である。このため、第２発明装置は、「車両の左斜め前方に存在する立体物」を「車両の前方に存在する立体物」よりも相対的に遠方まで撮像することができる。
加えて、第４領域における水平画素密度は第３領域における水平画素密度よりも小さいので、第４領域における水平画素密度を第３領域における水平画素密度と同等にする構成と比較して、画像センサの画素数の大幅な増加を抑制できる。
従って、第３発明装置の構成によれば、画像センサの画素数を大幅に増加させることなく、車両の左斜め前方に存在する立体物を適切に撮像できる。

本発明の一側面の運転支援装置は、第３発明装置（１２０Ｌ）を備え、更に、
前記車両（Ｖ）の前方部分（Ｐ１）に設置可能な前方撮像装置（１２０Ｆ）と、
前記車両（Ｖ）の右側方部分（Ｐ３）に設置可能な右側撮像装置（２０Ｒ）と、
前記車両（Ｖ）の後方部分（Ｐ４）に設置可能な後方撮像装置（２０Ｒｅ）と、
画像処理装置（１０）と、
を備える。
前記前方撮像装置（１２０Ｆ）、前記右側撮像装置（２０Ｒ）及び前記後方撮像装置（２０Ｒｅ）の水平画角は何れも１８０度以上である。
前記画像処理装置（１０）は、
前記前方撮像装置（１２０Ｆ）により前記車両の前方、斜め前方及び前方部分側方を撮像して得られた画像データと、前記撮像装置（１２０Ｌ）により前記車両の左側方を撮像して得られた画像データと、前記右側撮像装置（２０Ｒ）により前記車両の右側方を撮像して得られた画像データと、前記後方撮像装置（２０Ｒｅ）により前記車両の後方、斜め後方及び後方部分側方を撮像して得られた画像データと、を取得し、
取得したこれらの画像データに基づいて俯瞰画像を生成するように構成されている。

この構成によれば、第３発明装置は、俯瞰画像の生成に用いられる撮像装置としても機能する。このため、従来から車両の左側方部分に設置されていた俯瞰画像生成用の撮像装置の仕様を一部変更する（例えば、レンズを第３発明装置のレンズに変更する）だけで済み、新たに撮像装置を導入する必要がなくなる。従って、比較的に低コストで第３発明装置を実現することができる。

本発明による撮像装置（以下、「第４発明装置」とも称する。）は、
車両（Ｖ）の右側方部分（Ｐ３）に設置可能であり、
複数の画素が二次元状に配列された撮像面（１２２ａＲ）を含み、前記複数の画素のそれぞれが、受けた光を電気信号に光電変換して出力するように構成された画像センサ（１２２Ｒ）と、
レンズ（１２１ａＲ）を含み、被写体からの光を前記撮像面（１２２ａＲ）に結像させる光学系（１２１Ｒ）と、
を備え、
水平画角が１８０度以上となるように前記撮像面（１２２ａＲ）の寸法及び前記レンズ（１２１ａＲ）の焦点距離が設定されている。
前記車両（Ｖ）への設置位置（Ｐ３）を通り前記車両（Ｖ）の前後軸と平行な軸である基準軸（Ａ２）の方位を基準方位としたときに、前記水平画角のうち、前記基準軸（Ａ２）より右側の方位角（θｒ）を正の値と規定し、前記基準軸（Ａ２）より左側の方位角（θｒ）を負の値と規定すると、
前記基準軸（Ａ２）は、垂直画角に含まれており、
前記撮像面（１２２ａＲ）は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる第５範囲（５２度≦θｌ≦８０度）に対応する領域である第５領域（Ｓ５）と、前記水平画角のうち前記第５範囲を除く方位角範囲である第６範囲（０度≦θｆ＜５２度、８０度＜θｆ≦９０度）に対応する領域である第６領域（Ｓ６）と、を含み、
前記レンズ（１２１ａＲ）は、前記第５領域（Ｓ５）における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記第６領域（Ｓ６）における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有する。

第４発明装置によれば、第５範囲における立体物の検出限界距離が、第６範囲における立体物の検出限界距離よりも長くなる。ここで、第５範囲は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる範囲であるので、車両の右斜め前方に対応する範囲である。このため、第３発明装置は、「車両の右斜め前方に存在する立体物」を「車両の前方に存在する立体物」よりも相対的に遠方まで撮像することができる。
加えて、第６領域における水平画素密度は第５領域における水平画素密度よりも小さいので、第６領域における水平画素密度を第５領域における水平画素密度と同等にする構成と比較して、画像センサの画素数の大幅な増加を抑制できる。
従って、第４発明装置の構成によれば、画像センサの画素数を大幅に増加させることなく、車両の右斜め前方に存在する立体物を適切に撮像できる。

本発明の一側面の運転支援装置は、第４発明装置（１２０Ｒ）を備え、更に、
前記車両（Ｖ）の前方部分（Ｐ１）に設置可能な前方撮像装置（１２０Ｆ）と、
前記車両（Ｖ）の左側方部分（Ｐ２）に設置可能な左側撮像装置（２０Ｌ）と、
前記車両（Ｖ）の後方部分（Ｐ４）に設置可能な後方撮像装置（Ｒｅ）と、
画像処理装置（１０）と、
を備える。
前記前方撮像装置（１２０Ｆ）、前記左側撮像装置（２０Ｌ）及び前記後方撮像装置（Ｒｅ）の水平画角は何れも１８０度以上である。
前記画像処理装置（１０）は、
前記前方撮像装置（１２０Ｆ）により前記車両の前方、斜め前方及び前方部分側方を撮像して得られた画像データと、前記左側撮像装置（２０Ｌ）により前記車両の左側方を撮像して得られた画像データと、前記撮像装置（１２０Ｒ）により前記車両の右側方を撮像して得られた画像データと、前記後方撮像装置（２０Ｒｅ）により前記車両の後方、斜め後方及び後方部分側方を撮像して得られた画像データと、を取得し、
取得したこれらの画像データに基づいて俯瞰画像を生成するように構成されている。

この構成によれば、第４発明装置は、俯瞰画像の生成に用いられる撮像装置としても機能する。このため、従来から車両の右側方部分に設置されていた俯瞰画像生成用の撮像装置の仕様を一部変更する（例えば、レンズを第４発明装置のレンズに変更する）だけで済み、新たに撮像装置を導入する必要がなくなる。従って、比較的に低コストで第４発明装置を実現することができる。

本発明の一側面では、
前記撮像装置（１２０Ｌ、１２０Ｒ）の前記撮像面（１２２ａＬ、１２２ａＲ）の前記第４領域（Ｓ４）又は前記第６領域（Ｓ６）における前記水平画素密度は、前記後方撮像装置（２０Ｒｅ）が備える撮像面の水平画素密度以上である。

この構成によれば、俯瞰画像を任意のディスプレイに表示する際に、第３発明装置又は第４発明装置のレンズが上記曲面を有することに起因して俯瞰画像の画質が劣化することが防止される。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る前方ＰＶＭカメラセンサを備える運転支援装置の概略構成図である。 前方ＰＶＭカメラセンサの概略構成図である。 前方ＰＶＭカメラセンサの撮像範囲の平面図である。 撮像面において左側第１光及び右側第１光が第２光よりも水平方向に拡大して結像されることを示した図である。 前方ＰＶＭカメラセンサの方位角と水平画素密度との関係を規定したグラフである。 前方カメラセンサの撮像範囲の平面図である。 自車両が交差点に進入した場合に３秒後に衝突することになる様々な種類の立体物の自車両に対する相対分布を示した平面図である。 図７に前方ＰＶＭカメラセンサの撮像範囲及び比較例としての２つのカメラセンサの撮像範囲を重畳した平面図である。 本発明の第２実施形態に係る左側ＰＶＭカメラセンサ及び右側ＰＶＭカメラセンサを備える運転支援装置の概略構成図である。 左側及び右側ＰＶＭカメラセンサの概略構成図である。 左側及び右側ＰＶＭカメラセンサの撮像範囲の平面図である。 撮像面において第３光が第４光よりも水平方向に拡大して結像されることを示した図である。 撮像面において第５光が第６光よりも水平方向に拡大して結像されることを示した図である。 左側及び右側ＰＶＭカメラセンサの方位角と水平画素密度との関係を規定したグラフである。 図７に左側及び右側ＰＶＭカメラセンサの撮像範囲及び比較例としての２つのカメラセンサの撮像範囲を重畳した平面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る撮像装置としての前方ＰＶＭ（PVM: Panoramic View Monitor）カメラセンサを備える運転支援装置について図面を参照しながら説明する。運転支援装置は、車両に適用される。以下、当該車両を他の車両と区別するために「自車両」と称する場合がある。

図１に示すように、運転支援装置は運転支援ＥＣＵ１０（以下、単に「ＥＣＵ１０」と称する）を備える。ＥＣＵは、「Electronic Control Unit」の略であり、マイクロコンピュータを主要部として備える。マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）等を含む。ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム、ルーチン）を実行することによって、各種機能を実現する。運転支援装置は、更に、それぞれがＥＣＵ１０に接続された「ＰＶＭカメラセンサ２０、前方カメラセンサ３０、車速センサ４０、ヨーレートセンサ４１、シフトポジションセンサ４２、ＰＶＭスイッチ４３、衝突回避装置５０及び表示装置６０」を備える。

ＥＣＵ１０は、自車両の複数箇所に設置されたＰＶＭカメラセンサ２０から出力される画像データに基づいて俯瞰画像及び進行方向画像（何れも後述）を生成し、自車両の運転者の操作に応じて表示装置６０が備えるディスプレイ６０ａにこれらの画像を表示する。加えて、ＥＣＵ１０は、「前方カメラセンサ３０、及び、ＰＶＭカメラセンサ２０が備える前方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｆ」から出力される画像データに基づいて、自車両の前方、自車両の斜め前方及び自車両の前端中央部の側方に存在する立体物を広い範囲で検出する。ＥＣＵ１０は、センサ４０及び４１から取得した信号に基づいて自車両が立体物と衝突する可能性があるか否かを判定する。そして、衝突する可能性があると判定した場合、ＥＣＵ１０は、衝突回避装置５０を制御して衝突回避制御を実行する。即ち、本実施形態の運転支援装置は、従来では俯瞰画像及び進行方向画像の生成にしか用いられていなかった前方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｆを衝突回避制御にも利用する。後に詳述するように、前方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｆの衝突回避制御への利用は、自由曲面を有するレンズ２１ａを前方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｆに適用することにより可能となっている。

ＰＶＭカメラセンサ２０は、前方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｆ、左側ＰＶＭカメラセンサ２０Ｌ、右側ＰＶＭカメラセンサ２０Ｒ、及び、後方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｒｅを備える。以下では、これらのカメラセンサを、それぞれ単に「カメラセンサ２０Ｆ」、「カメラセンサ２０Ｌ」、「カメラセンサ２０Ｒ」及び「カメラセンサ２０Ｒｅ」とも称する。

前方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｆは、自車両の前端中央部の位置Ｐ１に設置される（図３参照）。より詳細には、カメラセンサ２０Ｆは、その光学系２１（後述）の光軸が、位置Ｐ１において自車両の前後軸に対して約１０度下方を向くように設置される。なお、カメラセンサ２０Ｆの設置角度はこれに限られない。例えば、カメラセンサ２０Ｆは、位置Ｐ１において光軸が前後軸に対して０度以上２０度以下の任意の角度だけ下方を向くように設置され得る。

図２に示すように、カメラセンサ２０Ｆは、光学系２１と、画像センサ２２と、信号処理回路２３と、を備える。
光学系２１は、魚眼レンズ２１ａを含み、被写体からの光を後述する撮像面２２ａに結像させる。魚眼レンズ２１ａは、等距離射影方式を採用するレンズであり、外表面が所定の曲面（非回転対称な自由曲面）を有する。魚眼レンズ２１ａの詳細な構成については後述する。
画像センサ２２は、複数の画素が水平方向及び垂直方向に（即ち、二次元状に）等間隔で配列された撮像面２２ａを含む。撮像面２２ａの寸法は、水平方向の画素数が１９２０[pix]であり、垂直方向の画素数が１４４０[pix]となるように設定されている。よって、画像センサ２２の画素数は約２．８Ｍ[pix]である。これらの画素のそれぞれは、光学系２１を介して受けた光を電気信号に変換して出力するように構成されている。以下では、或る画像センサの画素数をＡ×Ｂ[pix]と記載する場合、Ａは水平方向の画素数を示し、Ｂは垂直方向の画素数を示す。なお、画像センサ２２の画素数はこれに限られず、例えば、約３Ｍ（１９２０×１５３６）[pix]であってもよい。垂直方向の画素数は１４４０[pix]以上であることが望ましい。
信号処理回路２３は、画像センサ２２ａから出力された電気信号に対してガンマ補正及び歪曲補正等の処理を行うことにより被写体の画像データを生成し（即ち、被写体を撮像し）、当該画像データをインターフェースを介してＥＣＵ１０に出力する（図１参照）。信号処理回路２３は、この処理を、例えば、イグニッションスイッチがオン位置に設定されている期間（以下、「作動期間」とも称する。）中、所定の演算周期が経過する毎に行う。

魚眼レンズ２１ａの焦点距離及び撮像面２２ａの寸法は、カメラセンサ２０Ｆの水平画角が１８０度となり、垂直画角が１３５度となるように予め設計されている。これにより、カメラセンサ２０Ｆは、自車両の前方、斜め前方及び前端中央部の側方（左右方向）の領域に位置する被写体を撮像できる。このように、カメラセンサ２０Ｆの水平画角は極めて広い。このため、以下では、カメラセンサ２０Ｆにより撮像して得られた画像データを「前方広域画像データ」と称する。なお、カメラセンサ２０Ｆは、「画像生成用カメラセンサ」の一例に相当するとともに、車両の前方部分に設置可能な「撮像装置」の一例に相当する。カメラセンサ２０Ｆの水平画角は「第２水平画角」の一例に相当し、前方広域画像データは「周辺広域画像データ」の一例に相当する。

図１に戻って説明を続ける。左側ＰＶＭカメラセンサ２０Ｌは、自車両の左側サイドミラーの近傍の位置Ｐ２に設置される（図３参照）。より詳細には、カメラセンサ２０Ｌは、その光学系の光軸が、位置Ｐ２において自車両の左右軸に対して約６０度下方を向くように設置される。ここで、左右軸は、車幅方向に延びる軸である。即ち、左右軸は、前後軸と直交し且つ接地面に平行である。
右側ＰＶＭカメラセンサ２０Ｒは、自車両の右側サイドミラーの近傍の位置Ｐ３に設置される（図３参照）。より詳細には、カメラセンサ２０Ｒは、その光学系の光軸が、位置Ｐ３において自車両の左右軸に対して約６０度下方を向くように設置される。
後方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｒｅは、自車両の後端中央部の位置Ｐ４に設置される（図３参照）。より詳細には、カメラセンサ２０Ｒｅは、その光学系の光軸が、位置Ｐ４において自車両の前後軸に対して約１０度下方を向くように設置される。なお、カメラセンサ２０Ｒｅの設置角度はこれに限られない。例えば、カメラセンサ２０Ｒｅは、位置Ｐ４において光軸が前後軸に対して０度以上２０度以下の任意の角度だけ下方を向くように設置され得る。

カメラセンサ２０Ｌは、光学系と、画像センサと、信号処理回路（何れも図示省略）と、を備える。この光学系は、等距離射影方式を採用する魚眼レンズ（図示省略）を含む。カメラセンサ２０Ｌの光学系、画像センサ及び信号処理回路の機能は、カメラセンサ２０Ｆの光学系２１、画像センサ２２及び信号処理回路２３の機能と同様であるが、以下の２点で相違している。
・カメラセンサ２０Ｌの魚眼レンズは、回転対称な曲面を有する。
・カメラセンサ２０Ｌの画像センサの画素数は約１．２Ｍ（１２８０×９６０）[pix]であり、画像センサ２２の画素数（約２．８Ｍ[pix]）よりも少ない。
なお、以下では「画像センサの画素数」を単に「カメラセンサの画素数」とも称する。

カメラセンサ２０Ｌの魚眼レンズの焦点距離及び撮像面の寸法は、カメラセンサ２０Ｌの水平画角が１８０度となり、垂直画角が１３５度となるように予め設計されている。これにより、カメラセンサ２０Ｌは、自車両の左側方領域に位置する被写体を撮像できる。以下では、カメラセンサ２０Ｌにより撮像して得られた画像データを「左方広域画像データ」と称する。

カメラセンサ２０Ｒ及び２０Ｒｅは、カメラセンサ２０Ｌと略同一の構成を有するので、その詳細な説明は省略する。カメラセンサ２０Ｒ及び２０Ｒｅは、何れも１８０度の水平画角及び１３５度の垂直画角を有する。これにより、カメラセンサ２０Ｒは、自車両の右側方領域に位置する被写体を撮像できる。カメラセンサ２０Ｒｅは、自車両の後方、自車両の斜め後方及び自車両の後端中央部の側方の被写体を撮像できる。以下では、カメラセンサ２０Ｒ及び２０Ｒｅにより撮像して得られた画像データをそれぞれ「右方広域画像データ」及び「後方広域画像データ」と称する。なお、カメラセンサ２０Ｌ、カメラセンサ２０Ｒ及びカメラセンサ２０Ｒｅは、それぞれ「左側撮像装置」、「右側撮像装置」及び「後方撮像装置」の一例に相当する。

前方カメラセンサ３０（以下、単に「カメラセンサ３０」とも称する。）は、自車両のルームミラー（インナーミラー／リアビューミラー）の裏面の位置Ｐ５に、カメラセンサ３０が自車両の車幅方向中央に位置するように設置される（図３参照）。より詳細には、カメラセンサ３０は、その光学系（後述）の光軸が、位置Ｐ５において自車両の前後軸と略平行となるように設置される。カメラセンサ３０は、光学系と、画像センサと、信号処理回路（何れも図示省略）と、を備える。この光学系は、回転対称な曲面を有する広角レンズ（図示省略）を含む。この画像センサの画素数は約１．２Ｍ（１２８０×９６０）[pix]であり、カメラセンサ２０Ｌ、２０Ｒ及び２０Ｒｅの画像センサの画素数と同一である。カメラセンサ３０の光学系、画像センサ及び信号処理回路の機能は、カメラセンサ２０Ｆ、２０Ｌ、２０Ｒ及び２０Ｒｅの光学系、画像センサ及び信号処理回路の機能と同様である。

カメラセンサ３０の広角レンズの焦点距離及び撮像面の寸法は、カメラセンサ３０の水平画角が１００度となり、垂直画角が７５度となるように予め設計されている。これにより、カメラセンサ３０は、自車両の前方の被写体を撮像できる。カメラセンサ３０の水平画角は、カメラセンサ２０Ｆの水平画角よりも狭い。このため、以下では、カメラセンサ３０により撮像して得られた画像データを「前方狭域画像データ」と称する。カメラセンサ２０Ｆとカメラセンサ３０とにより撮像システムが構成されている。なお、カメラセンサ３０の水平画角は、「第１水平画角」の一例に相当する。

車速センサ４０は、自車両の走行速度（車速）に応じた信号を発生する。ＥＣＵ１０は、車速センサ４０が発生した信号を取得し、当該信号に基づいて車速を演算する。

ヨーレートセンサ４１は、自車両に作用しているヨーレートに応じた信号を発生する。ＥＣＵ１０は、ヨーレートセンサ４１が発生した信号を取得し、当該信号に基づいてヨーレートを演算する。

シフトポジションセンサ４２は、図示しないシフトレバーのシフトポジション（Ｄ、Ｎ、Ｒ又はＰ）に応じた信号を発生する。ＥＣＵ１０は、シフトポジションセンサ４２が発生した信号を取得し、当該信号に基づいてシフトポジションを検出する。

ＰＶＭスイッチ４３は、図示しない操舵ハンドルの近傍に設けられ、表示装置６０のディスプレイ６０ａにＰＶＭ画像（後述）を表示させる際に運転者により押下され得る。ＰＶＭスイッチ４３は、運転者により押下されたときはオン信号を発生し、押下されていないときはオフ信号を発生する。ＥＣＵ１０は、ＰＶＭスイッチ４３が発生した信号を取得し、当該信号に基づいて、ＰＶＭスイッチ４３がオン又はオフの何れの状態であるかを検出する。

衝突回避装置５０は、ＥＣＵ１０から衝突回避指令を受信すると、衝突回避制御を実行する。衝突回避制御は、自車両の前方、斜め前方及び前端中央部側方に自車両と衝突する可能性がある立体物が存在する場合、運転者に警報を発生する警報制御、自車両に自動的に制動力を付与する自動制動制御、及び／又は、自車両の操舵輪の転舵角を自動的に変更する自動操舵制御を実行する制御である。これらの制御は何れも周知であるため、詳細な説明は省略する。

表示装置６０は、運転者が視認可能な位置に設けられたディスプレイ６０ａを備える。表示装置６０は、ＥＣＵ１０からＰＶＭ画像（後述）の表示指令を受信すると、ディスプレイ６０ａにＰＶＭ画像を表示する。本実施形態では、ディスプレイ６０ａとして、ナビゲーションシステム（図示省略）が備えるタッチパネルが用いられる。ディスプレイ６０ａの解像度は、１２８０[pix]×９６０[pix]に設定されている。なお、ディスプレイ６０ａとして、ナビゲーションシステムのタッチパネル以外のディスプレイが用いられてもよい。

ＥＣＵ１０は、カメラセンサ２０Ｆ、２０Ｌ、２０Ｒ及び２０Ｒｅ並びにカメラセンサ３０から、それぞれ「前方広域画像データ」、「左方広域画像データ」、「右方広域画像データ」及び「後方広域画像データ」並びに「前方狭域画像データ」を取得し、取得した画像データに基づいて（即ち、画像データを画像処理して）、（１）ＰＶＭ画像の生成及び表示指令送信処理、並びに、（２）立体物の検出、衝突判定及び衝突回避指令送信処理を行う。以下、具体的に説明する。

（１）ＰＶＭ画像の生成及び表示指令送信処理
ＥＣＵ１０は、ＰＶＭ画像を生成する。ここで、ＰＶＭとは、自車両が運転者による運転操作により比較的に低速で走行している場合に、表示画面（本実施形態では、ディスプレイ６０ａ）に自車両の周辺領域を表示する機能である。ＰＶＭ画像は、ＰＶＭ用に生成される画像であり、俯瞰画像及び進行方向画像等を含む。進行方向画像は、前進方向画像及び後退方向画像を含む。

俯瞰画像は、前方広域画像データ、左方広域画像データ、右方広域画像データ、及び、後方広域画像データ、並びに、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め格納されている自車両の平面画像（自車両を平面視した画像）を合成することにより生成される。ここで、俯瞰画像とは、自車両及びその周辺領域をその真上から俯瞰したように見える画像を意味し、実際に俯瞰したときの画像を意味するものではない。なお、ＥＣＵ１０は、作動期間中、演算周期が経過する毎に俯瞰画像を生成する。

前進方向画像は、前方広域画像データに基づいて生成される。前進方向画像は、自車両の前方、斜め前方及び前端中央部の側方を撮像した画像である。ＥＣＵ１０は、自車両が前進中、又は、前進中に停止して停止状態を継続している期間中（即ち、シフトポジションがＤ又はＮである期間中）、演算周期が経過する毎に前進方向画像を生成する。
後退方向画像は、後方広域画像データに基づいて生成される。後退方向画像は、自車両の後方、斜め後方及び後端中央部の側方を撮像した画像である。ＥＣＵ１０は、自車両が後退中、又は、後退中に停止して停止状態を継続している期間中（即ち、シフトポジションがＲの場合）、演算周期が経過する毎に後退方向画像を生成する。

ＥＣＵ１０は、これらの画像のそれぞれを、以下に述べる所定の条件下でディスプレイ６０ａの所定の領域に表示する。具体的には、ＥＣＵ１０は、車速センサ４０、シフトポジションセンサ４２及びＰＶＭスイッチ４３から取得される情報に基づいて、車速が所定の車速閾値（例えば、１２[km/h]）以下であり且つシフトポジションがＤ又はＮである場合にＰＶＭスイッチ４３が押下されたと判定した場合、表示装置６０に、俯瞰画像及び前進方向画像を表示する表示指令を送信する。表示装置６０は、当該表示指令を受信すると、ディスプレイ６０ａの所定の領域に俯瞰画像及び前進方向画像をそれぞれ表示する（図示省略）。ここで、「所定の領域」とは予め区画された固定のサイズを有する領域であり、本実施形態では、ディスプレイ６０ａを左右に２分割したときの左側の領域と右側の領域を表す。表示装置６０は、左側の領域に俯瞰画像を表示し、右側の領域に前進方向画像を表示する。

一方、ＥＣＵ１０は、車速センサ４０、シフトポジションセンサ４２及びＰＶＭスイッチ４３から取得される情報に基づいて、車速が車速閾値以下であり且つシフトポジションがＲである場合にＰＶＭスイッチ４３が押下されたと判定した場合、表示装置６０に、俯瞰画像及び後退方向画像を表示する表示指令を送信する。表示装置６０は、当該表示指令を受信すると、ディスプレイ６０ａの上記左側の領域に俯瞰画像を表示し、上記右側の領域に後退方向画像を表示する（図示省略）。
このとき、ディスプレイ６０ａには表示画像を切り替えるためのマークが表示される。乗員が当該マークをタッチすると、ＥＣＵ１０は、表示装置６０に後退方向画像を表示する表示指令を送信する。表示装置６０は、当該表示指令を受信すると、ディスプレイ６０ａの全域に後退方向画像を表示する（図示省略）。乗員が上記マークを再度タッチすると、ディスプレイ６０ａには俯瞰画像及び後退方向画像が再度表示される。なお、上述したように、カメラセンサ２０Ｒｅの画素数はディスプレイ６０ａの解像度と同等であるので、ディスプレイ６０ａに後退方向画像しか表示されない場合であっても、当該画像は適切に表示され得る。

（２）立体物の検出、衝突判定及び衝突回避指令送信処理
ＥＣＵ１０は、前方広域画像データ及び前方狭域画像データを解析し、立体物の有無、及び、自車両と立体物との相対関係（自車両から立体物までの距離、自車両に対する立体物の方位、及び、自車両に対する立体物の相対速度等）を演算する。別言すれば、ＥＣＵ１０は、カメラセンサ２０Ｆの撮像範囲及びカメラセンサ３０の撮像範囲に存在する立体物をそれぞれ検出する。なお、立体物は、移動物（例えば、移動中の他車両及び歩行者）及び静止物（例えば、停止中の他車両、静止している歩行者及び建造物）を含む。以下では、まず、カメラセンサ２０Ｆ及び３０の撮像範囲についてそれぞれ説明し、その後、ＥＣＵ１０の（２）の処理について説明する。

図３の範囲ＲＦｗは、カメラセンサ２０Ｆの撮像範囲（即ち、ＥＣＵ１０が前方広域画像データに基づいて立体物を検出可能な範囲）の平面図である。図３に示すように、基準方位は、位置Ｐ１を通り自車両Ｖの前後軸と平行な軸である基準軸Ａの方位に設定されている。基準軸Ａは、自車両Ｖの平面視において光学系２１の光軸と一致している。以下では、水平画角のうち、基準軸Ａより左側の方位角θｆを正の値と規定し、基準軸Ａより右側の方位角θｆを負の値と規定する。加えて、垂直画角のうち、光軸より上方の角度を正の値と規定し、光軸より下方の角度を負の値と規定する。上述したように、カメラセンサ２０Ｆの光軸は前後軸に対して約１０度下方に傾斜しており、垂直画角は１３５度である。このため、基準軸Ａは垂直画角に含まれている。

範囲ＲＦｗは、方位角範囲が５２度≦θｆ≦８０度である左側第１範囲、及び、方位角範囲が-８０度≦θｆ≦-５２度である右側第１範囲において、半径ｒ１の扇形形状を呈する（以下では、左側第１範囲及び右側第１範囲を「第１範囲」と総称する場合がある。）。範囲ＲＦｗは、水平画角のうち第１範囲を除く第２範囲（即ち、０度≦θｆ＜５２度、８０度＜θｆ≦９０度、-９０度≦θｆ＜-８０度、及び、-５２度＜θｆ≦０度）において、半径ｒ２の扇形形状を呈する。範囲ＲＦの形状によれば、第１範囲における立体物の検出限界距離（ｒ１）は、第２範囲における立体物の検出限界距離（ｒ２）よりも長くなっている。これは、魚眼レンズ２１ａの構成に起因している。なお、第１範囲は「斜め側方方位角範囲」の一例に相当し、第２範囲は「残余方位角範囲」の一例に相当する。

図４を参照して具体的に説明する。図４に示すように、撮像面２２ａは、領域Ｓ１Ｌ、領域Ｓ１Ｒ、及び、領域Ｓ２を含む。領域Ｓ１Ｌは、「左側第１範囲に存在し且つ垂直画角のうち所定の角度範囲に存在する被写体」からの光である左側第１光が撮像面２２ａに結像する領域である（以下、上記所定の角度範囲を「第１特定垂直範囲」と称する。）。領域Ｓ１Ｒは、「右側第１範囲に存在し且つ第１特定垂直範囲に存在する被写体」からの光である右側第１光が撮像面２２ａに結像する領域である。領域Ｓ２は、「水平画角及び垂直画角のうち残りの角度範囲に存在する被写体」からの光である第２光が撮像面２２ａに結像する領域である。第１特定垂直範囲は、基準軸Ａを含み、且つ、垂直画角の略中央を含む範囲として設定され得る。本実施形態では、第１特定垂直範囲は、－３４度以上３４度以下である。なお、光学系２１は、被写体からの光を周辺領域Ｓｐ（撮像面２２ａのうち領域Ｓ２よりも外側の領域）にも結像するように構成されている。しかしながら、周辺領域Ｓｐはノイズの影響を受け易いので、周辺領域Ｓｐを構成する画素の電気信号は、画像データの生成には利用されない。

魚眼レンズ２１ａは、光学系２１を介して被写体からの光を撮像面２２ａに結像させる際、左側第１光及び右側第１光を、第２光よりも水平方向に拡大して撮像面２２ａに結像させるように構成されている。左側第１光の拡大率は、第１特定垂直範囲に亘って一定であり、右側第１光の拡大率は、第１特定垂直範囲に亘って一定であり、両者の拡大率は互いに等しい。このため、領域Ｓ１Ｌ及び領域Ｓ１Ｒは、互いに合同な長方形形状を呈する。なお、左側第１光及び右側第１光は、垂直方向には拡大されない。以下では、領域Ｓ１Ｌ及び領域Ｓ１Ｒを「領域Ｓ１」と総称する場合がある。領域Ｓ１は「特定領域」又は「第１領域」の一例に相当し、領域Ｓ２は「残余領域」又は「第２領域」の一例に相当する。

別言すれば、魚眼レンズ２１ａは、領域Ｓ１における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、領域Ｓ２の任意の領域における水平画素密度よりも大きくなるように加工された自由曲面を有している。一般に、水平方向の分解能（ＥＣＵ１０が画像データを解析することにより立体物を検出できる能力）は、水平画素密度が大きくなるにつれて高くなる。このため、上記構成によれば、領域Ｓ１における水平方向の分解能が領域Ｓ２における水平方向の分解能よりも高くなり、結果として、第１範囲における立体物の検出限界距離（ｒ１）が、第２範囲における立体物の検出限界距離（ｒ２）よりも長くなる。なお、左側第１範囲の下限方位角（５２度）及び右側第１範囲の上限方位角（－５２度）は、前方カメラセンサ３０の水平画角（１００度）を規定する境界線の方位角（図６参照）である境界方位角（５０度、－５０度）に基づいて決定されている。

立体物の検出限界距離と水平画素密度との関係について図５を参照して具体的に説明する。図５は、カメラセンサ２０Ｆ、並びに、比較例としてのカメラセンサＣ１（波線参照）及びＣ２（一点鎖線参照）の方位角と水平画素密度（厳密には、第１特定垂直範囲内の或る角度（例えば、１０度）における水平画素密度）との関係を表したグラフである。

カメラセンサＣ１及びＣ２の光学系が有するレンズは、何れも魚眼レンズである。但し、これらの魚眼レンズは回転対称な曲面を有している点で、カメラセンサ２０Ｆの魚眼レンズ２１ａと異なっている。
カメラセンサＣ１の画素数は約１．２Ｍ（１２８０×９６０）[pix]であり、その水平画角は１８０度である。即ち、カメラセンサＣ１は、カメラセンサ２０Ｌ、２０Ｒ及び２０Ｒｅと略同一の構成を有する。
カメラセンサＣ２の画素数は約２．８Ｍ（１９２０×１４４０）[pix]であり、その水平画角は１８０度である。即ち、カメラセンサＣ２は、魚眼レンズが自由曲面を有していない点を除いて、カメラセンサ２０Ｆと略同一の構成を有する。

上述したように、カメラセンサ２０Ｆは、左側第１光及び右側第１光の水平方向の拡大率が第１特定垂直範囲に亘って一定となるように構成されている。これは、カメラセンサＣ１及びＣ２についても同様である。このため、カメラセンサ２０Ｆ、Ｃ１及びＣ２の方位角と水平画素密度との関係は、第１特定垂直範囲に亘って不変である。

なお、カメラセンサ２０Ｆ、Ｃ１及びＣ２のそれぞれが有する光学系は、９０度＜θｆ＜約１１０度、及び、－約１１０度＜θｆ＜－９０度の方位角範囲に存在する被写体からの光もそれぞれの撮像面に結像可能に構成されている。このため、図５のグラフでは、これらの方位角範囲における水平画素密度も図示している。但し、撮像面のうちこれらの方位角範囲に対応する画素の電気信号は、画像データの生成には利用されない。

上述したように、カメラセンサＣ１及びＣ２の魚眼レンズは回転対称な曲面を有する。このため、図５に示すように、水平画角内（－９０度≦θｆ≦９０度）においては、カメラセンサＣ１及びＣ２の水平画素密度の変動の度合いは比較的に小さい。これに対し、カメラセンサ２０Ｆの魚眼レンズ２１ａは、上述したように加工された自由曲面を有する。このため、その水平画素密度は、４５度≦θｆ≦９０度、及び、－９０度≦θｆ≦４５度の方位角範囲において、カメラセンサＣ２（即ち、カメラセンサ２０Ｆと同一の画素数を有するカメラセンサ）の水平画素密度より大きくなっている。特に、第１範囲では、カメラセンサ２０Ｆの水平画素密度は、カメラセンサＣ２の水平画素密度の約１．４倍の大きさとなっている。一般に、所定の方位角範囲内では、立体物の検出限界距離と、第１特定垂直範囲内の任意の角度における水平画素密度と、は、略比例する。このため、第１範囲では、カメラセンサ２０Ｆによる立体物の検出限界距離ｒ１（図３参照）は、カメラセンサＣ２による立体物の検出限界距離（約３０[ｍ]）の約１．４倍（約４２[ｍ]）となる。

一方、第２範囲では、カメラセンサ２０Ｆの水平画素密度は、カメラセンサＣ１の水平画素密度と同等又はそれ以上に維持されている。このため、魚眼レンズ２１ａが自由曲面を有することに起因してＰＶＭ画像の画質が劣化することが防止される。なお、第２範囲では、カメラセンサ２０Ｆによる立体物の検出限界距離ｒ２（図３参照）は、カメラセンサＣ１による立体物の検出限界距離（約２０[ｍ]）と略等しい。

このように、カメラセンサ２０Ｆが上記自由曲面を有する魚眼レンズ２１ａを備えることにより、ＰＶＭ画像の画質を従来と同程度に維持しつつ（別言すれば、ディスプレイ６０ａの解像度に対してカメラセンサ２０Ｆの画素数がオーバースペックになることなく）、水平画角のうち特定の範囲（本実施形態では、第１範囲）においては、カメラセンサ２０Ｆと同一の画素数を有するカメラセンサＣ２と比較して、立体物の検出限界距離を大幅に延ばすことが可能となる。

図６の範囲ＲＦｎは、カメラセンサ３０の撮像範囲（即ち、ＥＣＵ１０が前方狭域画像データに基づいて立体物を検出可能な範囲）の平面図である。図６に示すように、範囲ＲＦｎは、中心角が１００度であり、半径ｒｆが約３５[ｍ]の扇形形状を呈する。なお、この中心角の２等分線は基準軸Ａ上に位置している。

なお、図３及び図６に示すように、範囲ＲＦｗと範囲ＲＦｎとは、部分的に重複している。ＥＣＵ１０は、重複部分においては、前方広域画像データに基づいて演算された情報と、前方狭域画像データに基づいて演算された情報と、を融合（フュージョン）して立体物を検出する。

続いて、ＥＣＵ１０は、検出された全ての立体物について、自車両が立体物に衝突する可能性があるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、車速センサ４０から取得した車速とヨーレートセンサ４１から取得したヨーレートとに基づいて自車両の旋回半径を演算し、この旋回半径に基づいて自車両の軌道を演算する。加えて、ＥＣＵ１０は、各立体物の位置（方位及び距離）の推移に基づいて各立体物の軌道を演算する。ＥＣＵ１０は、自車両の軌道と各立体物の軌道とに基づいて、自車両が現在の走行状態を維持して走行するとともに各立体物が現在の移動状態を維持して移動した場合に自車両が何れかの立体物に衝突するか否かを判定する。なお、立体物が静止物である場合、ＥＣＵ１０は、自車両の軌道と立体物の現在の位置に基づいて自車両が立体物に衝突するか否かを判定する。

ＥＣＵ１０は、自車両が立体物に衝突すると判定した場合、自車両が立体物に衝突するまでの予測時間である衝突予測時間（TTC: Time To Collision）を演算する。ＴＴＣは、自車両から立体物までの距離を、自車両の立体物に対する相対速度で除算することにより演算され得る。ＥＣＵ１０は、ＴＴＣが所定のＴＴＣ閾値以下である場合、自車両が立体物に衝突する可能性があると判定する。この場合、ＥＣＵ１０は、衝突回避装置５０に、衝突回避指令を送信する。衝突回避装置５０は、衝突回避指令を受信すると、状況に応じて上記衝突回避制御の少なくとも１つ（警報制御、自動制動制御、及び／又は、自動操舵制御）を実行する。一方、ＥＣＵ１０は、ＴＴＣがＴＴＣ閾値よりも大きい場合、自車両が立体物に衝突する可能性は低いと判定し、衝突回避指令の送信は行わない。ＥＣＵ１０は、（２）の処理を、作動期間中、演算周期が経過する毎に実行する。

このような魚眼レンズ２１ａを備えたカメラセンサ２０Ｆは、自車両が交差点を右左折する場合、或いは、信号のない交差点を直進する場合に特に有用である。図７及び図８を参照して具体的に説明する。図７は、自車両Ｖが交差点に進入した場面を示す。道路及び区画線等の図示は省略している。自車両Ｖには、位置Ｐ１を原点としたｘｙ座標系が設定されている。なお、自車両Ｖの縮尺と、ｘｙ座標系の目盛りの縮尺と、は相違している。立体物Ｏ１乃至Ｏ５は、何れも移動物である。具体的には、立体物Ｏ１は、＋ｙ軸方向に（即ち、自車両Ｖの現在の進行方向と同一方向に）平均的な速さで移動している自転車である。立体物Ｏ２は、＋ｙ軸方向に平均的な速さで移動している歩行者である。立体物Ｏ３は、所定の車速範囲内の車速で＋ｘ軸方向に移動している電動二輪車である。立体物Ｏ４は、３０[km/h]から６０[km/h]の範囲内の車速で＋ｘ軸方向に移動している車両である。立体物Ｏ５は、比較的に高速で＋ｘ軸方向に移動している車両である。

立体物Ｏ１及びＯ２は、自車両Ｖが「左折時における平均的な車速」でこの交差点を左折した場合に３秒後に衝突することになる立体物である。立体物Ｏ３は、自車両Ｖが信号のない交差点を「信号のない交差点の直進時における平均的な車速」で直進した場合に３秒後に衝突することになる立体物である。立体物Ｏ４は、自車両Ｖが信号のない交差点を３０[km/h]から６０[km/h]の範囲内の車速で直進した場合に３秒後に衝突することになる立体物である。立体物Ｏ５は、自車両Ｖが信号のない交差点を比較的に低速で直進した場合に３秒後に衝突することになる立体物である。即ち、図７は、自車両Ｖが交差点を左折する場合、又は、信号のない交差点を様々な車速で直進する場合に３秒後に衝突することになる様々な種類の立体物の自車両Ｖに対する相対分布を示している。

図８は、図７に、方位角範囲が０度≦θｆ≦９０度の範囲ＲＦｗ、範囲ＲＣ１及び範囲ＲＣ２を重畳した図である。ここで、範囲ＲＣ１及び範囲ＲＣ２は、それぞれ、カメラセンサＣ１及びＣ２（図５参照）が自車両Ｖの位置Ｐ１に設置された場合における撮像範囲の平面図である。図７に示すように、立体物Ｏ１乃至Ｏ５は、自車両Ｖの特定の方位角範囲に偏って分布している。図８によれば、この特定の方位角範囲は、左側第１範囲に一致する。なお、図７及び図８では図示を省略しているが、自車両Ｖが交差点を右折する場合、又は、信号のない交差点を様々な車速で直進する場合に３秒後に衝突することになる様々な種類の立体物の殆ど全ては、立体物Ｏ１乃至Ｏ５と同様に自車両Ｖの特定の方位角範囲に偏って分布し、その特定の方位角範囲は右側第１範囲に一致すると考えられる。

図８に示すように、カメラセンサ２０Ｆは、上記自由曲面を有する魚眼レンズ２１ａを備えることにより、第１範囲における立体物の検出限界距離が、第２範囲における立体物の検出限界距離よりも長くなるように構成されている。このため、カメラセンサ２０Ｆは、「車両の斜め前方に存在する立体物」を「車両の前方及び前端中央部側方に存在する立体物」よりも相対的に遠方まで撮像することができる。なお、「車両の前方に存在する立体物」は、カメラセンサ３０により比較的に遠方まで撮像され得る（図６参照）。
加えて、魚眼レンズ２１ａは、撮像面２２ａの領域Ｓ２における水平画素密度が領域Ｓ１における水平画素密度よりも小さくなるように構成されている。このため、領域Ｓ２における水平画素密度を領域Ｓ１における水平画素密度と同等にする構成と比較して、画像センサ２２の画素数の大幅な増加を抑制できる。従って、カメラセンサ２０Ｆの構成によれば、画像センサ２２の画素数を大幅に増加させることなく、自車両Ｖの斜め前方に存在する立体物を適切に撮像できる。

より具体的には、範囲ＲＦｗは、範囲ＲＣ２（カメラセンサ２０Ｆと同一の画素数を有するカメラセンサＣ２の撮像範囲の平面図）と比較して、立体物の検出限界距離が、第１範囲においてより長くなっており、第２範囲においてより短くなっている。ここで、図８に示すように、第２範囲では、自車両Ｖが交差点進入時に衝突する可能性がある立体物は殆ど存在していない。このため、範囲ＲＦｗのように、立体物が偏って分布している方位角範囲では検出限界距離を延ばし、立体物が殆ど存在していない方位角範囲では検出限界距離を低減することにより、画像センサ２２の画素数を大幅に増加させることなく、所望の方位角範囲に存在する立体物（即ち、自車両Ｖが交差点を右左折する場合、又は、信号のない交差点を様々な車速で直進する場合に衝突する可能性がある様々な種類の立体物）を比較的に遠方まで適切に撮像できる。

ここで、衝突回避制御の実行有無の判定に使用されるＴＴＣ閾値は、通常、３秒以下の任意の値に設定される。このため、上記の構成によれば、自車両の斜め前方に存在する立体物に対して衝突回避制御を適切に実行することが可能となる。即ち、従来の運転支援装置は、自車両の前方（典型的には、水平画角が－５０度≦θｆ≦５０度）に存在する立体物しか検出できない。このため、例えば、立体物Ｏ１乃至Ｏ５のように自車両Ｖの斜め前方に存在する立体物については、自車両が左折して立体物Ｏ１及び／又はＯ２が自車両の前方に位置するようになるまで、或いは、自車両が更に直進して立体物Ｏ３乃至Ｏ５が自車両の前方に位置するようになるまで、立体物Ｏ１乃至Ｏ５を検出することができず、検出した時点では、ＴＴＣが既にＴＴＣ閾値以下になっている場合があった。これに対し、カメラセンサ２０Ｆを備える運転支援装置によれば、自車両の斜め前方に存在する立体物について、ＴＴＣがＴＴＣ閾値以下になる前に検出することが可能になる。このため、これらの立体物について衝突回避制御を適切に実行できる。

特に、カメラセンサ２０Ｆは、ＰＶＭ画像の生成に用いられるカメラセンサとしても機能する。このため、従来の前方ＰＶＭカメラセンサの仕様を一部変更する（具体的には、魚眼レンズを魚眼レンズ２１ａに変更するとともに、画像センサの画素数を約１．２Ｍ[pix]から約２．８Ｍ[pix]に変更する）だけで済み、新たにカメラセンサを導入する必要がなくなる。従って、比較的に低コストでカメラセンサ２０Ｆを実現することができる。

加えて、カメラセンサ２０Ｆでは、魚眼レンズ２１ａの自由曲面は、撮像面２２ａの領域Ｓ１における水平画素密度が領域Ｓ２における水平画素密度よりも大きくなるように構成されているものの、図５によれば、領域Ｓ２における水平画素密度は、カメラセンサＲｅ（即ち、カメラセンサＣ１と略同一の構成を有するカメラセンサ）の撮像面の水平画素密度以上に維持されている。この構成によれば、魚眼レンズ２１ａが上記自由曲面を備えることに起因してＰＶＭ画像の画質が劣化することが防止される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る撮像装置としての左側ＰＶＭカメラセンサ及び右側ＰＶＭカメラセンサを備える運転支援装置について図面を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図９に示すように、本実施形態の運転支援装置は、ＰＶＭカメラセンサ２０の代わりにＰＶＭカメラセンサ１２０を備える点で第１実施形態の運転支援装置と相違している。ＰＶＭカメラセンサ１２０は、前方ＰＶＭカメラセンサ１２０Ｆ、左側ＰＶＭカメラセンサ１２０Ｌ、右側ＰＶＭカメラセンサ１２０Ｒ、及び、後方ＰＶＭカメラセンサ２０Ｒｅを備える。

カメラセンサ１２０Ｆは、第１実施形態のカメラセンサ２０Ｌ、２０Ｒ及び２０Ｒｅと略同一の構成を有しており、以下の２点で第１実施形態のカメラセンサ２０Ｆと相違している。
・カメラセンサ１２０Ｆの魚眼レンズ（図示省略）は、自由曲面ではなく、回転対称な曲面を有する。
・カメラセンサ１２０Ｆの画素数は約１．２Ｍ（１２８０×９６０）[pix]である。

カメラセンサ１２０Ｆの魚眼レンズの焦点距離及び撮像面の寸法は、カメラセンサ１２０Ｆの水平画角が１８０度となり、垂直画角が１３５度となるように予め設計されている。これにより、カメラセンサ１２０Ｆは、自車両の前方、斜め前方及び前端中央部側方の領域に位置する被写体を撮像できる。なお、カメラセンサ１２０Ｆは、「前方撮像装置」の一例に相当する。

図１０に示すように、カメラセンサ１２０Ｌは、光学系１２１Ｌと、画像センサ１２２Ｌと、信号処理回路２３と、を備える。
光学系１２１Ｌは、魚眼レンズ１２１ａＬを含む。魚眼レンズ１２１ａＬは、等距離射影方式を採用するレンズであり、非回転対称な自由曲面を有する。魚眼レンズ１２１ａＬの詳細な構成については後述する。
画像センサ１２２Ｌは、複数の画素が水平方向及び垂直方向に（即ち、二次元状に）等間隔で配列された撮像面１２２ａＬを含む。撮像面１２２ａＬの寸法は、第１実施形態の撮像面２２ａの寸法と同一である。即ち、画像センサ１２２Ｌの画素数は約２．８Ｍ（１９２０×１４４０）[pix]である。

魚眼レンズ１２１ａＬの焦点距離及び撮像面１２２ａＬの寸法は、カメラセンサ１２０Ｌの水平画角が１８０度となり、垂直画角が１３５度となるように予め設計されている。これにより、カメラセンサ１２０Ｌは、自車両の左側方領域に位置する被写体を撮像できる。なお、カメラセンサ１２０Ｌは、「画像生成用カメラセンサ」の一例に相当するとともに、車両の左側方部分に設置可能な「撮像装置」の一例に相当する。カメラセンサ１２０Ｌの水平画角は、「第２水平画角」の一例に相当する。

カメラセンサ１２０Ｒは、光学系１２１Ｒと、画像センサ１２２Ｒと、信号処理回路２３と、を備える。
光学系１２１Ｒは、魚眼レンズ１２１ａＲを含む。魚眼レンズ１２１ａＲは、等距離射影方式を採用するレンズであり、非回転対称な自由曲面を有する。魚眼レンズ１２１ａＲの詳細な構成については後述する。
画像センサ１２２Ｒは、複数の画素が水平方向及び垂直方向に（即ち、二次元状に）等間隔で配列された撮像面１２２ａＲを含む。撮像面１２２ａＲの寸法は、第１実施形態の撮像面２２ａの寸法と同一である。即ち、画像センサ１２２Ｒの画素数は約２．８Ｍ（１９２０×１４４０）[pix]である。

魚眼レンズ１２１ａＲの焦点距離及び撮像面１２２ａＲの寸法は、カメラセンサ１２０Ｒの水平画角が１８０度となり、垂直画角が１３５度となるように予め設計されている。これにより、カメラセンサ１２０Ｒは、自車両の右側方領域に位置する被写体を撮像できる。なお、カメラセンサ１２０Ｒは、「画像生成用カメラセンサ」の一例に相当するとともに、車両の右側方部分に設置可能な「撮像装置」の一例に相当する。カメラセンサ１２０Ｒの水平画角は、「第２水平画角」の一例に相当する。カメラセンサ３０とカメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒとにより撮像システムが構成されている。

図９に戻って説明を続ける。ＥＣＵ１０は、カメラセンサ１２０Ｆ、１２０Ｌ、１２０Ｒ及び２０Ｒｅ並びにカメラセンサ３０から、それぞれ「前方広域画像データ」、「左方広域画像データ」、「右方広域画像データ」及び「後方広域画像データ」並びに「前方狭域画像データ」を取得し、取得した画像データに基づいて、第１実施形態の（１）及び（２）と同様の処理を行う。但し、（２）の処理については、立体物を検出する際に使用する画像データが第１実施形態と相違している。以下、この相違点について具体的に説明する。なお、「左方広域画像データ」及び「右方広域画像データ」は、「周辺広域画像データ」の一例に相当する。

ＥＣＵ１０は、前方広域画像データに代えて、左方広域画像データ及び右方広域画像データを、前方狭域画像データとともに解析し、立体物の有無、及び、自車両と立体物との相対関係を演算する。別言すれば、ＥＣＵ１０は、カメラセンサ１２０Ｌの撮像範囲、カメラセンサ１２０Ｒの撮像範囲及びカメラセンサ３０の撮像範囲（図６の範囲ＲＦｎ参照）に存在する立体物をそれぞれ検出する。

図１１の範囲ＲＬ及び範囲ＲＲは、それぞれ、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒの撮像範囲（即ち、ＥＣＵ１０が左方広域画像データ及び右方広域画像データに基づいて立体物を検出可能な範囲）の平面図である。図１１に示すように、カメラセンサ１２０Ｌについては、基準方位は、位置Ｐ２を通り自車両Ｖの前後軸と平行な軸である基準軸Ａ１の方位に設定されている。基準軸Ａ１は、カメラセンサ１２０Ｌの光学系１２１Ｌの光軸（図示省略）と直交している。以下では、水平画角のうち、基準軸Ａ１より左側の方位角θｌを正の値と規定し、基準軸Ａより右側の方位角θｆを負の値と規定する。加えて、垂直画角のうち、光軸より上方の角度を正の値と規定し、光軸より下方の角度を負の値と規定する。カメラセンサ１２０Ｌの光軸は左右軸に対して約６０度下方に傾斜しており、垂直画角は１３５度である。このため、基準軸Ａ１は垂直画角に含まれている。
一方、カメラセンサ１２０Ｒについては、基準方位は、位置Ｐ３を通り自車両Ｖの前後軸と平行な軸である基準軸Ａ２の方位に設定されている。基準軸Ａ２は、カメラセンサ１２０Ｒの光学系１２１Ｒの光軸（図示省略）と直交している。以下では、水平画角のうち、基準軸Ａ２より右側の方位角θｒを正の値と規定し、基準軸Ａより左側の方位角θｒを負の値と規定する。加えて、垂直画角のうち、光軸より上方の角度を正の値と規定し、光軸より下方の角度を負の値と規定する。カメラセンサ１２０Ｒの光軸は左右軸に対して約６０度下方に傾斜しており、垂直画角は１３５度である。このため、基準軸Ａ２は垂直画角に含まれている。

範囲ＲＬは、方位角範囲が５２度≦θｌ≦８０度である第３範囲において、半径ｒ３の扇形形状を呈し、水平画角のうち第３範囲を除く第４範囲（即ち、０度≦θｌ＜５２度、８０度＜θｌ≦１８０度）において、半径ｒ４の扇形形状を呈する。
範囲ＲＲは、方位角範囲が５２度≦θｒ≦８０度である第５範囲において、半径ｒ５（＝ｒ３）の扇形形状を呈し、水平画角のうち第５範囲を除く第６範囲（即ち、０度≦θｒ＜５２度、８０度＜θｒ≦１８０度）において、半径ｒ６（＝ｒ４）の扇形形状を呈する。
即ち、範囲ＲＬと範囲ＲＲとは、前後軸に関して線対称の関係にある。範囲ＲＬ及び範囲ＲＲの形状によれば、第３範囲及び第５範囲における立体物の検出限界距離（ｒ３、ｒ５）は、第４範囲及び第６範囲における立体物の検出限界距離（ｒ４、ｒ６）よりも長くなっている。これは、魚眼レンズ１２１ａＬ及び１２１ａＲの構成に起因している。なお、第３範囲及び第５範囲は「斜め側方方位角範囲」の一例に相当し、第４範囲及び第６範囲は「残余方位角範囲」の一例に相当する。

図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して具体的に説明する。図１２Ａに示すように、カメラセンサ１２０Ｌの撮像面１２２ａＬは、領域Ｓ３及び領域Ｓ４を含む。領域Ｓ３は、「第３範囲に存在し且つ第２特定垂直範囲（後述）に存在する被写体」からの光である第３光が撮像面１２２ａＬに結像する領域である。領域Ｓ４は、「水平画角及び垂直画角のうち残りの角度範囲に存在する被写体」からの光である第４光が撮像面１２２ａＬに結像する領域である。
図１２Ｂに示すように、カメラセンサ１２０Ｒの撮像面１２２ａＲは、領域Ｓ５及び領域Ｓ６を含む。領域Ｓ５は、「第５範囲に存在し且つ第２特定垂直範囲に存在する被写体」からの光である第５光が撮像面１２２ａＲに結像する領域である。領域Ｓ６は、「水平画角及び垂直画角のうち残りの角度範囲に存在する被写体」からの光である第６光が撮像面１２２ａＲに結像する領域である。

第２特定垂直範囲は、基準軸Ａ１又はＡ２を含み、且つ、垂直画角の上方を含む範囲として設定され得る。本実施形態では、第２特定垂直範囲は、０度以上６７．５度以下である。なお、光学系１２１Ｌ及び１２１Ｒは、被写体からの光を周辺領域Ｓｐ（撮像面１２２ａＬのうち領域Ｓ４よりも外側の領域、及び、撮像面１２２ａＲのうち領域Ｓ６よりも外側の領域）にも結像するように構成されている。しかしながら、周辺領域Ｓｐを構成する画素の電気信号は、画像データの生成には利用されない。

図１２Ａに示すように、魚眼レンズ１２１ａＬは、光学系１２１Ｌを介して被写体からの光を撮像面１２２ａＬに結像させる際、第３光を第４光よりも水平方向（紙面上下方向）に拡大して撮像面１２２ａＬに結像させるように構成されている。拡大率は、第２特定垂直範囲に亘って一定である。なお、第３光は、垂直方向（紙面左右方向）には拡大されない。領域Ｓ３は「特定領域」又は「第３領域」の一例に相当し、領域Ｓ４は「残余領域」又は「第４領域」の一例に相当する。
図１２Ｂに示すように、魚眼レンズ１２１ａＲは、光学系１２１Ｒを介して被写体からの光を撮像面１２２ａＲに結像させる際、第５光を第６光よりも水平方向に拡大して撮像面１２２ａＲに結像させるように構成されている。拡大率は、第２特定垂直範囲に亘って一定である。なお、第５光は、垂直方向には拡大されない。領域Ｓ５は「特定領域」又は「第５領域」の一例に相当し、領域Ｓ６は「残余領域」又は「第６領域」の一例に相当する。
本実施形態では、第３光の拡大率と第５光の拡大率とは互いに等しい。このため、領域Ｓ３及び領域Ｓ５は、互いに合同な長方形形状を呈する。なお、第３光の拡大率と第５光の拡大率とは互いに異なっていてもよい。

別言すれば、魚眼レンズ１２１ａＬは、領域Ｓ３における水平画素密度が、領域Ｓ４の任意の領域における水平画素密度よりも大きくなるように加工された自由曲面を有している。魚眼レンズ１２１ａＲは、領域Ｓ５における水平画素密度が、領域Ｓ６の任意の領域における水平画素密度よりも大きくなるように加工された自由曲面を有している。この構成によれば、領域Ｓ３及び領域Ｓ５における水平方向の分解能が、それぞれ領域Ｓ４及び領域Ｓ６における水平方向の分解能よりも高くなり、結果として、第３範囲及び第５範囲における立体物の検出限界距離（ｒ３、ｒ５）が、それぞれ第４範囲及び第６範囲における立体物の検出限界距離（ｒ４、ｒ６）よりも長くなる。なお、第３範囲の下限方位角（５２度）及び第５範囲の下限方位角（５２度）は、前方カメラセンサ３０の境界方位角（５０度、－５０度）に基づいて決定されている。

立体物の検出限界距離と水平画素密度との関係について図１３を参照して具体的に説明する。図１３は、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒ、並びに、比較例としてのカメラセンサＣ３（波線参照）及びＣ４（一点鎖線参照）の方位角と水平画素密度（厳密には、第２特定垂直範囲内の或る角度（例えば、６０度）における水平画素密度）との関係を規定したグラフである。但し、９０度より大きい方位角範囲については図示を省略している。本実施形態では、魚眼レンズ１２１ａＬ及び１２１ａＲは、撮像面１２２ａＬの水平画素密度分布と撮像面１２２ａＲの水平画素密度分布と、が互いに同一となるように構成されている。このため、図１３のグラフでは、カメラセンサ１２０Ｌの振る舞いとカメラセンサ１２０Ｒの振る舞いと、は一致している。

カメラセンサＣ３及びＣ４の光学系が有するレンズは、何れも魚眼レンズである。但し、これらの魚眼レンズは回転対称な曲面を有している点で、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒの魚眼レンズ１２１ａＬ及び１２１ａＲと異なっている。
カメラセンサＣ３の画素数は約１．２Ｍ（１２８０×９６０）[pix]であり、その水平画角は１８０度である。即ち、カメラセンサＣ３は、カメラセンサ１２０Ｆ及び２０Ｒｅと略同一の構成を有する。
カメラセンサＣ４の画素数は約２．８Ｍ（１９２０×１４４０）[pix]であり、その水平画角は１８０度である。即ち、カメラセンサＣ４は、魚眼レンズが自由曲面を有していない点を除いて、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒと略同一の構成を有する。

上述したように、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒは、それぞれ、第３光及び第５光の水平方向の拡大率が第２特定垂直範囲に亘って一定となるように構成されている。これは、カメラセンサＣ３及びＣ４についても同様である。このため、カメラセンサ１２０Ｌ、１２０Ｒ、Ｃ３及びＣ４の方位角と水平画素密度との関係は、第２特定垂直範囲に亘って不変である。

なお、カメラセンサ１２０Ｌ、１２０Ｒ、Ｃ３及びＣ４のそれぞれが有する光学系は、－約２０度＜θｌ，θｒ＜０度の方位角範囲に存在する被写体からの光もそれぞれの撮像面に結像可能に構成されている。このため、図１３のグラフでは、これらの方位角範囲における水平画素密度も図示している。但し、撮像面のうちこれらの方位角範囲に対応する画素の電気信号は、画像データの生成には利用されない。

図１３に示すように、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒは、カメラセンサＣ３及びＣ４と異なり、上述したように加工された自由曲面を有する魚眼レンズ１２１ａＬ、１２１ａＲをそれぞれ備える。このため、これらの水平画素密度は、４５度≦θｌ，θｒ≦８７度の方位角範囲において、カメラセンサＣ４（即ち、カメラセンサ１２０Ｌ、１２０Ｒと同一の画素数を有するカメラセンサ）の水平画素密度より大きくなっている。特に、第３及び第５範囲では、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒの水平画素密度は、カメラセンサＣ４の水平画素密度の約１．６倍の大きさとなっている。一般に、所定の方位角範囲内では、立体物の検出限界距離と、第２特定垂直範囲内の任意の角度における水平画素密度と、は、略比例する。このため、第３及び第５範囲では、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒによる立体物の検出限界距離ｒ３及びｒ５（図１１参照）は、カメラセンサＣ４による立体物の検出限界距離（約２７[ｍ]）の約１．６倍（約４３[ｍ]）となる。

一方、第４及び第６範囲では、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒの水平画素密度は、カメラセンサＣ３の水平画素密度と同等又はそれ以上に維持されている。このため、魚眼レンズ１２１ａＬ及び１２１ａＲが自由曲面を有することに起因してＰＶＭ画像の画質が劣化することが防止される。なお、第４及び第６範囲では、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒによる立体物の検出限界距離ｒ４及びｒ６（図１１参照）は、カメラセンサＣ３による立体物の検出限界距離（約２０[ｍ]）と略等しい。

このように、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒが上記自由曲面を有する魚眼レンズ１２１ａＬ及び１２１ａＲを備えることにより、ＰＶＭ画像の画質を従来と同程度に維持しつつ（別言すれば、ディスプレイ６０ａの解像度に対してカメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒの画素数がオーバースペックになることなく）、水平画角のうち特定の範囲（本実施形態では、第３又は第５範囲）においては、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒと同一の画素数を有するカメラセンサＣ４と比較して、立体物の検出限界距離を大幅に延ばすことが可能となる。

このような魚眼レンズ１２１ａＬ及び１２１ａＲを備えたカメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒは、自車両が交差点を右左折する場合、或いは、信号のない交差点を直進する場合に特に有用である。以下、カメラセンサ１２０Ｌを例に挙げて図１４を参照して具体的に説明する。図１４は、図７に、方位角範囲が０度≦θｌ≦１８０度の範囲ＲＬ、範囲ＲＣ３及び範囲ＲＣ４を重畳した図である。ここで、範囲ＲＣ３及び範囲ＲＣ４は、それぞれ、カメラセンサＣ３及びＣ４（図１３参照）が自車両Ｖの位置Ｐ２に設置された場合における撮像範囲の平面図である。図１４によれば、立体物Ｏ１乃至Ｏ５が分布している特定の方位角範囲は、第３範囲に一致する。なお、図１４では図示を省略しているが、自車両Ｖが交差点を右折する場合、又は、信号のない交差点を様々な車速で直進する場合に３秒後に衝突することになる様々な種類の立体物の殆ど全ては、立体物Ｏ１乃至Ｏ５と同様に自車両Ｖの特定の方位角範囲に偏って分布し、その特定の方位角範囲は、カメラセンサ１２０Ｒの第６範囲に一致すると考えられる。

カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒによれば、第１実施形態のカメラセンサ２０Ｆと同様の効果を奏することができる。

以上、本実施形態に係る撮像システム及び撮像装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、第１実施形態のカメラセンサ２０Ｆ、及び、第２実施形態のカメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒの水平画角は、何れも１８０度以上（例えば、１９０度）であってもよい。

加えて、第１実施形態において、左側第１範囲は、４５度＜θｆ＜９０度を満たす任意の方位角範囲であればよく、右側第１範囲は、－９０度＜θｆ＜－４５度を満たす任意の方位角範囲であればよい。同様に、第２実施形態において、第３範囲及び第４範囲は、それぞれ、４５度＜θｌ，θｒ＜９０度を満たす任意の方位角範囲であればよい。

更に、第１実施形態において、カメラセンサ２０Ｆは、ＰＶＭ画像の生成に用いられなくてもよい。即ち、カメラセンサ２０Ｆは、前方ＰＶＭカメラセンサの機能を兼ねる必要はなく、前方ＰＶＭカメラセンサに加えて新たに導入されてもよい。第２実施形態についても同様である。

更に、第２実施形態において、カメラセンサ１２０Ｌ及び１２０Ｒは、自車両Ｖに一対で設置される必要はなく、何れか一方のみが設置されるように構成されてもよい。自車両Ｖの位置Ｐ２にカメラセンサ１２０Ｌが設置される場合、位置Ｐ３にはカメラセンサ２０Ｒ（即ち、従来の右側ＰＶＭカメラセンサ）が設置され得る。同様に、自車両Ｖの位置Ｐ３にカメラセンサ１２０Ｒが設置される場合、位置Ｐ２にはカメラセンサ２０Ｌ（即ち、従来の左側ＰＶＭカメラセンサ）が設置され得る。この構成によっても、自車両Ｖの左斜め前方又は右斜め前方に存在する立体物を適切に撮像できる。

１０：運転支援ＥＣＵ、２０：ＰＶＭカメラセンサ、２０Ｆ：前方ＰＶＭカメラセンサ、２０Ｌ：左側ＰＶＭカメラセンサ、２０Ｒ：右側ＰＶＭカメラセンサ、２０Ｒｅ：後方ＰＶＭカメラセンサ、２１：光学系、２１ａ：魚眼レンズ、２２：画像センサ、２２ａ：撮像面、２３：信号処理回路、３０：前方カメラセンサ、４０：車速センサ、４１：ヨーレートセンサ、４２：シフトポジションセンサ、４３：ＰＶＭスイッチ、５０：衝突回避装置、６０：表示装置、６０ａ：ディスプレイ

Claims (10)

1. 車両の前後軸と平行な軸である基準軸の方位を基準方位としたときに、水平画角が１８０度未満の所定の第１水平画角を有し、車両の左右方向に対応する方位角よりも前記車両の前方の領域に前記第１水平画角が含まれるように前記車両に設置され、且つ、前記車両の前方に位置している被写体のうち前記第１水平画角内に位置する被写体からの光を電気信号に光電変換することにより前記車両の運転支援制御に使用される前方狭域画像データを取得する前方カメラセンサと、
   水平画角が１８０度以上の所定の第２水平画角を有し、前記車両に設置され、且つ、前記車両の周囲に位置している被写体のうち前記第２水平画角内に位置する被写体からの光を電気信号に光電変換することにより前記車両の俯瞰画像を生成するために使用される周辺広域画像データを取得する画像生成用カメラセンサと、
   を備える、車両の撮像システムにおいて、
   前記画像生成用カメラセンサは、
   それぞれが前記光電変換を行う複数の画素が二次元状に配列された撮像面を含む画像センサと、レンズを含み、被写体からの光を前記撮像面に結像させる光学系と、を備え、
   前記画像センサは、
   前記第１水平画角を規定する境界線の方位角である境界方位角に基づいて決定される所定の方位角から前記車両の斜め前方方向に対応する方位角までの範囲である斜め側方方位角範囲内に位置する被写体からの光が前記撮像面に結像する特定領域と、前記第２水平画角から前記斜め側方方位角範囲を除いた残余方位角範囲内に位置する被写体からの光が前記撮像面に結像する残余領域と、を有し、
   前記レンズは、
   前記特定領域における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記残余領域における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有するレンズであり、
   前記画像生成用カメラセンサにより取得される前記周辺広域画像データが前記車両の運転支援制御に使用可能に構成された、
   撮像システム。
2. 車両の前方部分に設置可能であり、
   複数の画素が二次元状に配列された撮像面を含み、前記複数の画素のそれぞれが、受けた光を電気信号に光電変換して出力するように構成された画像センサと、
   レンズを含み、被写体からの光を前記撮像面に結像させる光学系と、
   を備え、
   水平画角が１８０度以上となるように前記撮像面の寸法及び前記レンズの焦点距離が設定されている撮像装置において、
   前記車両への設置位置を通り前記車両の前後軸と平行な軸である基準軸の方位を基準方位としたときに、前記水平画角のうち、前記基準軸より左側の方位角を正の値と規定し、前記基準軸より右側の方位角を負の値と規定すると、
   前記基準軸は、垂直画角に含まれており、
   前記撮像面は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる左側第１範囲、及び、－９０度より大きく－４５度より小さい方位角範囲に含まれる右側第１範囲に対応する領域である第１領域と、前記水平画角のうち前記左側第１範囲及び前記右側第１範囲を除く方位角範囲である第２範囲に対応する領域である第２領域と、を含み、
   前記レンズは、前記第１領域における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記第２領域における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有する、
   撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置を備える運転支援装置であって、更に、
   前記車両の左側方部分に設置可能な左側撮像装置と、
   前記車両の右側方部分に設置可能な右側撮像装置と、
   前記車両の後方部分に設置可能な後方撮像装置と、
   画像処理装置と、
   を備え、
   前記左側撮像装置、前記右側撮像装置及び前記後方撮像装置の水平画角は何れも１８０度以上であり、
   前記画像処理装置は、
   前記撮像装置により前記車両の前方、斜め前方及び前方部分側方を撮像して得られた画像データと、前記左側撮像装置により前記車両の左側方を撮像して得られた画像データと、前記右側撮像装置により前記車両の右側方を撮像して得られた画像データと、前記後方撮像装置により前記車両の後方、斜め後方及び後方部分側方を撮像して得られた画像データと、を取得し、
   取得したこれらの画像データに基づいて俯瞰画像を生成するように構成されている、
   運転支援装置。
4. 請求項３に記載の運転支援装置において、
   前記撮像装置の前記撮像面の前記第２領域における前記水平画素密度は、前記後方撮像装置が備える撮像面の水平画素密度以上である、
   運転支援装置。
5. 車両の左側方部分に設置可能であり、
   複数の画素が二次元状に配列された撮像面を含み、前記複数の画素のそれぞれが、受けた光を電気信号に光電変換して出力するように構成された画像センサと、
   レンズを含み、被写体からの光を前記撮像面に結像させる光学系と、
   を備え、
   水平画角が１８０度以上となるように前記撮像面の寸法及び前記レンズの焦点距離が設定されている撮像装置において、
   前記車両への設置位置を通り前記車両の前後軸と平行な軸である基準軸の方位を基準方位としたときに、前記水平画角のうち、前記基準軸より左側の方位角を正の値と規定し、前記基準軸より右側の方位角を負の値と規定すると、
   前記基準軸は、垂直画角に含まれており、
   前記撮像面は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる第３範囲に対応する領域である第３領域と、前記水平画角のうち前記第３範囲を除く方位角範囲である第４範囲に対応する領域である第４領域と、を含み、
   前記レンズは、前記第３領域における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記第４領域における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有する、
   撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置を備える運転支援装置であって、更に、
   前記車両の前方部分に設置可能な前方撮像装置と、
   前記車両の右側方部分に設置可能な右側撮像装置と、
   前記車両の後方部分に設置可能な後方撮像装置と、
   画像処理装置と、
   を備え、
   前記前方撮像装置、前記右側撮像装置及び前記後方撮像装置の水平画角は何れも１８０度以上であり、
   前記画像処理装置は、
   前記前方撮像装置により前記車両の前方、斜め前方及び前方部分側方を撮像して得られた画像データと、前記撮像装置により前記車両の左側方を撮像して得られた画像データと、前記右側撮像装置により前記車両の右側方を撮像して得られた画像データと、前記後方撮像装置により前記車両の後方、斜め後方及び後方部分側方を撮像して得られた画像データと、を取得し、
   取得したこれらの画像データに基づいて俯瞰画像を生成するように構成されている、
   運転支援装置。
7. 車両の右側方部分に設置可能であり、
   複数の画素が二次元状に配列された撮像面を含み、前記複数の画素のそれぞれが、受けた光を電気信号に光電変換して出力するように構成された画像センサと、
   レンズを含み、被写体からの光を前記撮像面に結像させる光学系と、
   を備え、
   水平画角が１８０度以上となるように前記撮像面の寸法及び前記レンズの焦点距離が設定されている撮像装置において、
   前記車両への設置位置を通り前記車両の前後軸と平行な軸である基準軸の方位を基準方位としたときに、前記水平画角のうち、前記基準軸より右側の方位角を正の値と規定し、前記基準軸より左側の方位角を負の値と規定すると、
   前記基準軸は、垂直画角に含まれており、
   前記撮像面は、４５度より大きく９０度より小さい方位角範囲に含まれる第５範囲に対応する領域である第５領域と、前記水平画角のうち前記第５範囲を除く方位角範囲である第６範囲に対応する領域である第６領域と、を含み、
   前記レンズは、前記第５領域における単位水平画角当たりの画素数である水平画素密度が、前記第６領域における水平画素密度よりも大きくなるように構成された曲面を有する、
   撮像装置。
8. 請求項７に記載の撮像装置を備える運転支援装置であって、更に、
   前記車両の前方部分に設置可能な前方撮像装置と、
   前記車両の左側方部分に設置可能な左側撮像装置と、
   前記車両の後方部分に設置可能な後方撮像装置と、
   画像処理装置と、
   を備え、
   前記前方撮像装置、前記左側撮像装置及び前記後方撮像装置の水平画角は何れも１８０度以上であり、
   前記画像処理装置は、
   前記前方撮像装置により前記車両の前方、斜め前方及び前方部分側方を撮像して得られた画像データと、前記左側撮像装置により前記車両の左側方を撮像して得られた画像データと、前記撮像装置により前記車両の右側方を撮像して得られた画像データと、前記後方撮像装置により前記車両の後方、斜め後方及び後方部分側方を撮像して得られた画像データと、を取得し、
   取得したこれらの画像データに基づいて俯瞰画像を生成するように構成されている、
   運転支援装置。
9. 請求項６に記載の運転支援装置において、
   前記撮像装置の前記撮像面の前記第４領域における前記水平画素密度は、前記後方撮像装置が備える撮像面の水平画素密度以上である、
   運転支援装置。
10. 請求項８に記載の運転支援装置において、
    前記撮像装置の前記撮像面の前記第６領域における前記水平画素密度は、前記後方撮像装置が備える撮像面の水平画素密度以上である、
    運転支援装置。

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